化學(xué)工程與工藝專升本2025年分離重點(diǎn)強(qiáng)化試卷（含答案）考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后括號(hào)內(nèi)）1.下列過(guò)程屬于物理分離過(guò)程的是（）。A.離子交換B.萃取C.吸附D.電解2.在雙組分混合物中，當(dāng)液相組成增加時(shí)，其氣相組成（）。A.一定增加B.一定減小C.可能增加也可能減小D.保持不變3.適用于壓力變化范圍較大，且對(duì)熱敏感的物料分離的過(guò)程是（）。A.精餾B.吸收C.膜分離D.閃蒸4.在穩(wěn)定操作下，理想精餾塔中，自上而下（）。A.液相組成逐漸增大，氣相組成逐漸減小B.液相組成逐漸減小，氣相組成逐漸增大C.液相組成和氣相組成均逐漸增大D.液相組成和氣相組成均逐漸減小5.對(duì)于理想溶液，在總壓恒定時(shí)，增加系統(tǒng)壓力，其氣液相平衡組成（）。A.氣相組成增大，液相組成減小B.氣相組成減小，液相組成增大C.氣相組成和液相組成均增大D.氣相組成和液相組成均減小6.下列哪個(gè)因素會(huì)影響氣體的溶解度？（）A.溫度B.壓力C.氣相中溶質(zhì)分壓D.以上都是7.在填料塔中進(jìn)行氣體吸收操作時(shí)，為提高吸收效率，通常采取的措施是（）。A.降低氣液接觸面積B.減小氣液接觸時(shí)間C.增大液相流量（或其他條件不變）D.降低操作壓力8.下列關(guān)于傳質(zhì)推動(dòng)力的說(shuō)法，正確的是（）。A.氣相中某組分的分壓與其在液相中的平衡分壓之差B.液相中某組分的濃度與其在氣相中的平衡濃度之差C.氣相總壓與液相總壓之差D.某組分在氣相中的分壓與其在液相中的濃度之差9.下列分離方法中，主要利用了混合物中各組分分子大小差異的是（）。A.蒸餾B.閃蒸C.過(guò)濾D.離心分離10.影響精餾塔效率的主要因素之一是（）。A.塔板間距B.塔徑C.塔板類型（如篩板、浮閥）D.操作回流比二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在題后橫線上）1.分離過(guò)程按操作原理可分為________分離、________分離和________分離。2.理想溶液中，服從________定律和________定律。3.精餾操作中，保證塔內(nèi)各板都能達(dá)到汽液平衡狀態(tài)的理論板數(shù)稱為________。4.在吸收過(guò)程中，若氣相中溶質(zhì)分壓高于其在液相中的平衡分壓，則溶質(zhì)會(huì)從氣相________液相。5.傳質(zhì)的基本方式有________傳質(zhì)和________傳質(zhì)。6.填料塔中，填料的形狀主要有________填料、________填料和________填料。7.膜分離過(guò)程的基本驅(qū)動(dòng)力包括________、________和________。8.在恒摩爾流假設(shè)下，理想精餾塔操作線方程的截距與進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)________有關(guān)。9.吸收塔的效率通常用________或________來(lái)衡量。10.溶解度積常數(shù)（K_sp）是表征________的物理化學(xué)參數(shù)。三、判斷題（每小題1分，共10分。請(qǐng)將“√”或“×”填在題后括號(hào)內(nèi)）1.對(duì)于理想溶液，其氣液相平衡時(shí)，氣相組成等于液相組成。（）2.提高精餾塔的操作壓力，有利于提高分離效率。（）3.在吸收過(guò)程中，增大液氣接觸面積一定能提高吸收速率。（）4.傳質(zhì)系數(shù)（k_g）表示單位濃度差下，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位接觸面積溶質(zhì)從氣相傳遞到液相的量。（）5.閃蒸過(guò)程是一個(gè)絕熱過(guò)程。（）6.篩板塔屬于有壓塔。（）7.膜分離是一種無(wú)相變過(guò)程。（）8.最小理論板數(shù)是完成指定分離任務(wù)所需理論板數(shù)的下限。（）9.在恒定溫度和壓力下，溶質(zhì)的溶解度是一個(gè)定值，與濃度無(wú)關(guān)。（）10.吸收塔的操作線一定位于平衡線之上。（）四、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.某二元混合物，其飽和蒸汽壓方程為：lnP^sat=16.645-3799.1/(T+233.26)。試計(jì)算該混合物在101.3kPa和50°C下的汽液平衡組成（x₁和y₁，假設(shè)為理想溶液，且液相摩爾組成近似等于質(zhì)量組成）。2.在一個(gè)常壓填料塔中，用洗油吸收混合氣中的SO₂。已知塔頂氣相中SO₂組成為0.05（摩爾分率），塔底液相中SO₂組成為0.3（摩爾分率）。氣相流量為100kmol/h，液相流量為150kmol/h。假設(shè)操作線方程滿足y=0.7x+0.15。試求塔頂和塔底的操作點(diǎn)坐標(biāo)。3.某二元混合液，在101.3kPa下沸騰。其泡點(diǎn)溫度為80°C，此時(shí)氣相組成為0.6（摩爾分率），液相組成為0.2（摩爾分率）。若將該混合液緩慢減壓至露點(diǎn)溫度為60°C，此時(shí)氣相組成為0.8（摩爾分率），液相組成為0.1（摩爾分率）。試根據(jù)以上數(shù)據(jù)，估算該混合物在60°C下的露點(diǎn)壓力（假設(shè)為理想溶液，且汽液平衡常數(shù)K₁和K₂在60°C和80°C下分別為1.5和0.7）。五、簡(jiǎn)答題（每題10分，共20分）1.簡(jiǎn)述精餾塔的操作過(guò)程，并說(shuō)明精餾段和提餾段各自的操作線方程是如何推導(dǎo)的。2.比較萃取分離和吸收分離的異同點(diǎn)。在什么情況下選擇萃取分離可能更優(yōu)于吸收分離？---試卷結(jié)束--試卷答案一、選擇題1.B2.C3.C4.B5.A6.D7.C8.A9.C10.D二、填空題1.相態(tài)改變；膜；其他2.朗繆爾；道爾頓3.最小理論板數(shù)4.擴(kuò)散到5.分子；擴(kuò)散6.散堆；拉西環(huán)；鞍形7.滲透壓；濃度差；壓力差8.q9.總傳質(zhì)單元數(shù)；平均傳質(zhì)效率10.溶解度三、判斷題1.×2.×3.×4.√5.√6.√7.√8.√9.×10.√四、計(jì)算題1.解析思路：根據(jù)理想溶液汽液平衡關(guān)系，氣相分壓等于總壓乘以氣相組成，液相分壓等于總壓乘以液相組成，且液相分壓等于飽和蒸汽壓。利用給定蒸汽壓方程計(jì)算飽和蒸汽壓，再根據(jù)分壓關(guān)系計(jì)算平衡組成。解：P=101.3kPa,T=50°C=323.15KlnP^sat=16.645-3799.1/(323.15+233.26)=16.645-3799.1/556.41=16.645-6.829=9.816P^sat=e^9.816≈19747.6Pa=19.75kPay₁=P^sat*x₁/P=19.75*0.2/101.3≈0.039y₁=x₁（理想溶液，假設(shè)液相摩爾組成近似等于質(zhì)量組成）x₁≈0.039答：x₁≈0.039,y₁≈0.0392.解析思路：操作點(diǎn)坐標(biāo)即為操作線方程在縱軸（y）和橫軸（x）上的截距。利用給定的操作線方程和液相流量信息，可以求出截距。解：操作線方程：y=0.7x+0.15當(dāng)x=0時(shí)，y=0.15（塔頂操作點(diǎn)）當(dāng)y=0時(shí)，0=0.7x+0.15=>x=-0.15/0.7≈-0.214（塔底操作點(diǎn)，摩爾分率通常為正值，此結(jié)果說(shuō)明液相流量不足以完全吸收氣相中的溶質(zhì)，或題目條件有誤，此處按數(shù)學(xué)解算）答：塔頂操作點(diǎn)(0.15,0)，塔底操作點(diǎn)(-0.214,0)（注意塔底點(diǎn)結(jié)果的物理意義）3.解析思路：利用理想溶液的汽液平衡關(guān)系（P^sat*x=P*y）和道爾頓分壓定律（P=P₁+P₂=yP*x+(1-y)P），在兩個(gè)不同溫度下建立方程組，聯(lián)立求解露點(diǎn)壓力P。解：T₁=80°C,x₁=0.2,y₁=0.6T₂=60°C,x₂=0.1,y₂=0.8P₁=P*y₁/x₁=P*0.6/0.2=3PP₂=P*y₂/x₂=P*0.8/0.1=8PP=P₁+P₂=3P+8P=11P解得P=11P/11=P，此推導(dǎo)有誤，應(yīng)重新整理。正確思路：P=P₁/y₁*x₁=P₂/y₂*x₂P=(P₁/y₁)*x₁=(P₂/y₂)*x₂P₁/P=x₁/y₁=0.2/0.6=1/3P₂/P=x₂/y₂=0.1/0.8=1/8P₁=P/3,P₂=P/8P=P₁+P₂=P/3+P/8=(8P+3P)/24=11P/24P=(11P/24)/(11/24)=24/11*(P/11)=24/11P=24/11≈2.18（此結(jié)果不合理，說(shuō)明假設(shè)或方程建立有誤，實(shí)際計(jì)算需更復(fù)雜方法）更正思路：利用K₁=P^sat₁/P,K₂=P^sat₂/PP^sat₁=P*y₁/x₁=P*0.6/0.2=3PP^sat₂=P*y₂/x₂=P*0.8/0.1=8PK₁=3P/P=3K₂=8P/P=8P^sat₁/P^sat₂=(3P)/(8P)=3/8P^sat₁/P^sat₂=(T₂+233.26)/(T₁+233.26)=(60+233.26)/(80+233.26)=293.26/313.263/8=293.26/313.263*313.26=8*293.26939.78=2346.08（不成立，說(shuō)明直接用K值換算此題數(shù)據(jù)不合理）此題給定數(shù)據(jù)可能存在問(wèn)題或需更高級(jí)方法計(jì)算露點(diǎn)壓力。假設(shè)簡(jiǎn)化計(jì)算：P^sat₂/P^sat₁≈T₂/T₁=60/80=0.75P^sat₁=3PP^sat₂=P^sat₁*0.75=3P*0.75=2.25PP=P^sat₂/K₂=2.25P/8=0.281P（不合理）無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算，提供思路即可。答：根據(jù)理想溶液關(guān)系，P^sat₁=3P,P^sat₂=8P。利用T₁,T₂和P^sat的關(guān)系可估算P，但直接計(jì)算復(fù)雜或給定數(shù)據(jù)需調(diào)整。五、簡(jiǎn)答題1.解析思路：操作過(guò)程包括原料液進(jìn)塔、汽液混合物在塔內(nèi)逐板（或逐級(jí)）接觸傳質(zhì)傳熱、塔頂蒸氣冷凝和塔底液體汽化。精餾段操作線方程推導(dǎo)基于物料衡算和能量衡算，假設(shè)進(jìn)料狀態(tài)、塔內(nèi)汽液流量恒定（恒摩爾流）。提餾段操作線方程推導(dǎo)同樣基于物料衡算，但需考慮進(jìn)料熱狀態(tài)對(duì)塔內(nèi)流量分布的影響。答：精餾塔操作過(guò)程：原料液從適當(dāng)位置進(jìn)入塔內(nèi)，塔頂蒸氣經(jīng)冷凝器冷凝后部分作為回流液回流至塔頂，部分作為產(chǎn)品采出。塔底液體部分汽化產(chǎn)生蒸氣進(jìn)入塔內(nèi)，部分作為產(chǎn)品采出。塔內(nèi)上升的蒸氣和下降的液體在塔板（或填料）上充分接觸，進(jìn)行熱量和質(zhì)量的傳遞，使蒸氣中易揮發(fā)組分濃度提高，液體中難揮發(fā)組分濃度降低，從而達(dá)到分離目的。精餾段操作線方程推導(dǎo)：對(duì)精餾段內(nèi)任一塊塔板（n+1板）及其上方的塔段作物料衡算（忽略進(jìn)料）：V_n+1*y_n+1-(V_n+L_n)*y_n=L_n*(x_n-x_n+1)整理得：y_n+1=(L_n/V_n+1)*y_n+(L_n/V_n+1)*x_n假設(shè)L_n/V_n+1=L/V=m（常數(shù)，恒摩爾流假設(shè)），則：y_n+1=m*y_n+m*x_n從塔頂（n=0）向塔下推導(dǎo)：y₁=m*y₀+m*x₀=m*(y_F+(1-y_F)*x_D)+m*x_D（假設(shè)塔頂為全凝器，y₀=y_F,x₀=x_D）簡(jiǎn)化得：y₁=m*y_F+m*x_D+m*x_D=m*y_F+2m*x_D由于m=L/V=R(回流比)，且R=(L_D+L_B)/V_D=L_D/V_D（假設(shè)進(jìn)料為飽和液體，q=1），則R=L_D/V_D=(x_D-x_B)/(y_F-y_D)=(x_D-x_B)/(1-x_D)操作線方程可寫為：y=(R/(R+1))*x+(x_D/(R+1))提餾段操作線方程推導(dǎo)：對(duì)提餾段內(nèi)從塔底向上數(shù)第二塊塔板（n板）及其下方的塔段作物料衡算：V_n*y_n-(V_n+1+L_n+1)*y_n+1=L_n+1*(x_n+1-x_n)整理得：y_n=(L_n+1/V_n)*y_n+1+(L_n+1/V_n)*x_n+1假設(shè)L_n+1/V_n=L'/V'=m'（常數(shù)），則：y_n=m'*y_n+1+m'*x_n+1從塔底向上推導(dǎo)：y_n+1=m'*y_n+m'*x_nm'=(L_B+L_D)/V<sub>B<